Реферат: Проблема качества энергии
🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Около трехсот л е
т назад в существенной части так называ е
мого цивилизованного общества сформировалась труднообъяснимая в е
ра во вс е
сили е
человека, в безграничны е
возможности удовлетворения различных материальных потребностей и даж е
прихотей путем использования научного знания. Эта в е
ра глубоко проникла в сознани е
как общ е
ственных деятелей, так и ученых. Все, конечно, понимают, что нарушить законы природы человек не может. Однако многим кажется, что эт
и законы существ е
нной пр е
грады для человеческого могущества не представляют, а, наоборот, помогают человеку реализовать над природой неограниченную власть. Н е
льзя, например, иметь ковер-самолет, но можно построить реактивный лайн е
р. Н е
т волшебного зеркальца, но есть телевизор. Нельзя обесп е
чить с е
бя т е
плом, св е
том, и уютом, не затрачивая энергии, но, казалось, ученые рано или поздно найдут неисчерпанные источники этой энергии.
Дерзость м ыс
ли стала похвальной, даже если она переросла в самоув е
ренность. Не так давно обещали осчастливить человечество самым научным устройством общ е
ства, искусств е
нны м
интеллектом, электрохимическим синт е
зом живых организм е.
Подавляющее большинство ученых верило в то, что развитие живых организмов от ам е
бы к ч е
ловеку произошло за счет наследования случайных измен е
ний, контролируемых естественным отбором, а наиболее последовательные сторонники этой веры собирались выращивать соловья из кукушки. Дело доходило до -
того, что крупны е
мат е
матики вс е
рьез рассматривали возможность аксиоматизации физики, т. е.
вывода всех законов природы из кон е
чного числа умозрительных предполож е
ний.
Не стоит, кон е
чно, строго судить изд е
ржки периода д е
тства и юношества совр е
менной науки. Тогда, наприм е
р, мн е
ние, что животные полностью аналогичны
механич е
ским автоматам, считалось научным. Блаж е
н, кто смолоду был молод. Однако сейчас наука вышла из детского возраста, во многом опред е
ля е
т пути развития челов е
ч е
ства и даже способна угрожать самой возможности е
го существования. При этом, хотя влияние науки на развитие общества усилилось, рост возможностей влияния на природу как бы замедлился. Все чаще мы сталкиваемся с тем, что законы природы не столько дают над нею власть, сколько ограничивают наши прет е
нзии. И жестоко себя накажет человечество, если не будет замечать ограничений, налагаемых законами природы.
Одним из наибол ее
с е
йчас известных общих законов является закон сохранения энергии. Он состоит в том, что энергия может переходить из одной формы в другую, но не может возникать из ничего или пропадать в никуда. Уверенно пользуясь этим законом, как чем-то очевидным, не все помнят, что окончательно установл е
н он всего лишь в середине прошлого века (Майер,
Джоуль). До этого даже образованные, но лишенные творческой интуиции ученые, пытались по
строить вечный двигатель, т. е.
устройство, которое производит работу, не потребляя энергии. Им казалось, что создать такое устройство мешают лишь технические трудности, которые можно преодолеть.
Практически одновременно с законом сохранения энергии (и даже, можно сказать, несколько ранее его) был установлен другой важнейший закон-ограничитель, получивший название второго начала термодинамики (Карно,
Клаузиус, Томсон).
Он может быть сформулирован как невозможность превращения тепла в механическую энергию в отсутствие холодильника, т. е. тела с температурой, меньшей температуры того тела, тепло которого переводится в механическую энергию. Итак, для превращения тепловой энергии в механическую необходим не только нагреватель, но и холодильник, причем максимально возможный коэффициент полезного действия (КПД)
тепловой машины равен отношению разности температуры нагр е
вателя и холодильника к температуре нагревателя (КПД цикла Карно).
Ограничительные свойства второго начала термодинамики наглядно иллюстрируются следующим примером. В Мировом океане содержится очень много тепловой энергии. Если понизить его темп е
ратуру всего на градус, то выделится энергия, во много раз превосходящая ту, которая может быть получена от сжигания всех мировых запасов угля и нефти. Однако не видно соотв е
тствующего холодильника, который бы позволил эффективно преобразовать, например, в электричество какую-либо заметную часть этой огромной т е
пловой энергии.
Гипотетическую тепловую машину, преобразующую т е
пловую энергию в механическую или эл е
ктрическую с нарушением второго начала термодинамики, называют вечным двигателем второго рода. В соответствии со вторым началом создание его невозможно. Иногда даже второе начало формулируют как невозможность создания такого двигателя.
Удивительно, но если с ограничениями, обусловленными законом сохранения энергии, общественное мн е
ние смирилось практически сразу, то второе начало термодинамики воспринимают далеко не все. Видимо, поэтому его изучают не в средней школе, а только в технических вузах. Более того, даже ср е
ди людей с высшим техническим образовани е
м находится как не понимающие смысл второго начала, так и старающиеся опровергнуть этот представляющийся им неприятным закон и создать вечный двигатель второго рода.
Одним из важнейших выводов, следующих из второго начала т е
рмодинамики, является то, что, хотя энергия сохраняется, она не может быть преобразована из одной формы в другую по одному лишь нашему усмотр е
нию. Это наводит на мысль, что энергия характеризуется не только количеством, но и кач е
ством. Например, можно сказать, что вечный двигатель второго рода построить н е
льзя постольку, поскольку энергия среды, находящейся при более низкой темп е
ратур е
, имеет и более низкое качество. Энергию же низкого качества н е
льзя непосредственно перевести в энергию более высокого качества. Нельзя, например, скипятить
чайник, погрузив его в воды Мирового океана, даже если это произойдет на экваторе.
Однако об ъ
ективно и достаточно полно оценивать качество энергии тел, не находящихся в термодинамически равновесном состоянии, пока наука не умеет. По-видимому, это дело науки следующего века. В прошлом веке физики разобрались с качеством тепловой энергии. В нашем же веке они были заняты в основном другими вопросами (квантовой механикой и теорией относительности). При этом, хотя проблемы преобразования различных форм эн е
ргии без потери качества уже давно стали насущными, они как-то недостаточно проникли в общ е
ственное сознание.
Удивительно, но инженеры, как правило, лучше ощущают огранич е
ния, связанные с качеством различных форм энергии, чем уч е
ные, особенно — уч е
ные, обсуждающие глобальные проблемы настоящ е
го и будущего ч е
ловеч е
ства. До сих
пор сохраняется, например, тенд е
нция оценивать развитость общ е
ства по к
оличеству потребляемой энергии в топливных единицах. Это прим е
рно то же, что оценивать интеллект человека по силе его мышц, или сравнивать вычисли
тельные возможности современных и первых электронно-вычислительных машин по потребляемой ими энергии.
Возможно, качество энергии не имеет какой-либо абсолютной шкалы и характеризуется не одним числом, а совокупностью различных характ е
ристик. Тем не менее кое-какие предварительные соображения о сравнительном кач е
стве различных форм энергии можно высказать. Во-первых, ясно, что энергия более высокого качества может быть пр е
образована в энергию низкого кач е
ства с меньшими потерями, чем энергия низкого качества в высококачественную. Во-
вторых, более высоким качеством обладает энергия, которую можно с меньшими ;
потерями конц е
нтрировать или передавать на большие расстояния. Например, лазерный луч несет энергию более высокого качества, чем поток света от лампочки. Кроме того, более высоким качеством обладает энергия, неравномерно распределенная по энергоносителям. Например, раскал е
нная игла и стакан с холодной водой до охлаждения иглы в стакан е
имеют энергию более высокого качества, чем после охлаждения.
Возрастание э
нтропии — д е
градация энергии
Более глубоко е
понимани е
вопроса о качестве энергии мож е
т дать статистическая м е
ханика— н
аука, использующая статистические методы для изучения динамики макроскопических (состоящих из большого числа частиц) об ъ
ектов. Она создана в основном трудами Клаузиуса,
Максвелла, Больцмана,
Гиббса.
В рамках статистической механики второе начало термодинамики является следствием стремления н е
живой материи к состоянию максимального хаоса, который соответствует состоя н
ию термодинамического равновесия. Мерой хаоса является энтропия. Энтропия явля е
тся некоторой однозначной функци е
й состояния макроскопических систем. Чем больше энтропия, тем в состоянии большего хаоса находятся составные части макроскопич е
ского объекта (микроскопич е
ские час
тицы). Считается, что энтропия может только расти (в предельном случа е
термодинамического равновесия — оставаться неизм е
нной) и рост энтропии име е
т в
место для так называ е
мых замкнутых сист е
м, не взаимод е
йствующих с окру
жающим миром.
Энтропия растет по мер е
заполн е
ния макроскопич е
ской сист е
мой всех доступных
ей состояний (степен е
й свободы), и чем больш е
степеней свободы, тем больше максимально возможная энтропия системы. О проц е
ссе заполнения си
ст
емой своих степ е
н е
й свободы говорят как о диссипации
(рассеянии) энергии. Максимальная энтропия (предельно большой хаос) соотв е
тству е
т термодинами
ч
ески равновесному состоянию. Это тако е
состояни е
, в котором любой набор и
ндивидуальных характеристик микроскопических частиц сист е
мы (совместимый с законом сохранения полной энергии) равновероят е
н — сист е
ма заполнила с ^
разной вероятностью все свои степ е
ни свободы. При этом в термодинамич е
ском равновесии полностью утрачивается память о предыдущ е
й эволюции сист е
мы. Совершенно естественно трактовать процессы, идущие с увеличением энтропии, как деградацию энергии рассматриваемого объекта. Недаром процессы, приво з
ящие к повышению энтропии, часто называют не только релаксационными и 1 д
ис с
ипативн ы
ми, но и деградационными,
а термодинамически равновесное сос то
яние — тепловой смертью. Ясно, что при таких процессах эн е
ргия тела хотя и не уменьшается, но становится хуже качеством. Продеградировавшую
эн е
ргию трудно, а часто и невозможно использовать дл
я практич е
ских цел е
й. Можно скипятить
воду, сжигая кусок угля размером меньше чайника, но, погрузив та
йник в воды Мирового океана, обладающего огромной тепловой энерги е
й, горячую воду можно только охладить. Ясно, что энергия, содержащаяся в куске угля, выше качеством тепловой энергии Мирового океана. Сжигая уголь, мы уменьшаем качество сод е
ржащейся в нем энергии и утрачиваем возможность ее дальнейшего практического использования.
Сейчас принято считать, что все процессы в природе приводят к повышению суммарной энтропии взаимодействующих тел. Это носит название закона возрастания энтропии. Р е
зультатом этих деградационных
процессов должна быть тепловая смерть Земли и, возможно, Вселенной. В рамках этой картины мира утешает лишь то, что перспектива тепловой смерти, по м н
ению основоположников статистической физики, н е
вообразимо далека. Впрочем, этот сравнительно оптимистический вывод был сделан давно и без учета влияния на природу результатов человеческой деятельности.
Надо, однако, отм е
тить, что пр е
дполож е
ние о неизбежном росте энтропии системы частиц, двигающихся по законам механики и не подв е
ргающихся вероятностному (стохастическому) вн е
шнему воздействию, с самого начала вызвало заслуженную критику со стороны ряда ученых (Пуанкаре,
Лошмидт,
Цермело
и др.). Они обратили внимание на то, что картина Мира, основанная полностью на динамических законах, противоречит закону возрастания энтропии. Динамические законы обратимы во времени, а рост энтропии характеризует необратимые физические процессы. Иначе говоря, второе начало т е
рмодинамики не может быть следствием законов Ньютона, а является дополнительным постулатом. Позднее была доказана теорема о сохранении энтропии в системе частиц, двигающихся по законам квантовой механики. Недавно мн е
с группой теор е
тиков удалось найти интер е
сный пример, демонстрирующий, что деградационные
процессы не являются сл е
дствием одних лишь законов взаимод е
йствия частиц, а должны привноситься извн е
[1]
. Однако не буд е
м здесь останавливаться на этих сложных и тонких вопросах, в частности на том, что является источником роста энтропии. Достаточно знать, что закон ее возрастания подтвержда е
тся огромным количеством эксп е
рим е
нтальных данных.
Из сказанного ясно, что при оценке качества энергии должно быть оч е
нь существенно, насколько эта энергия хаотизирована,
т. е.
насколько велика ее энтропия (мера беспорядка). Система, обладающая большей упорядоч е
нностью (меньшей энтропией) ,
должна, по-видимому, обладать и более высококачеств е
нной эн е
рги е
й.
Однако, судя по вс е
му, энтропия является не единственной характеристикой качества энергии. Наприм е
р, ее величина н е
посредственно не связана со сроком возможного хранения энергии без потерь. Важно также и то, насколько трудо е
мким оказыва е
тся проц е
сс высвобожд е
ния энергии. Точнее, сколько эн е
ргии и какого качества понадобится, для того чтобы выделяемой энергии оказалось достаточно для покрытия расходов на запуск процесса энерговыделения. Этот вопрос мы обсудим ниж е
в связи с пробл е
мами термоядерного синт е
за.
В простейших случаях ограничения на преобразование энергии низкого качества в энергию высокого качества очевидны. Приведу несколько прим е
ров из близкой мн е
области — лазерной физики.
При пр е
образовании обычного св е
та в лаз е
рное излучение (накачка лаз е
ра светом) часть энергии, как и следовало ожидать, т е
ряется, т. е. п е
р е
ходит в тепло. Кроме того, излучение, накачивающее лазер, должно в свою оч е
р е
дь обладать сравнительно высоким кач е
ством, в частности — иметь большую интенсивность, а часто и быть достаточно высокочастотным (коротков о
лновым). Труд
ности
создания эффективных лазеров с прямой солнечной накачкой как раз связаны с невысоким качеством падающего на Землю светового потока. Если бы солнечное излучение было намного интенсивнее и существенно более коротковолновым, то создать эффективные лазеры с прямой солнечной накачкой было бы сравнительно просто. (Отмечу, что растения в отличие от технических устройств усваивают низкокачественную световую энергию с а н
омально высоким КПД.)
Энергия излучения различных лазеров в свою очередь обладает разным качеством. Лазерные лучи имеют некоторую расходимость — световое пятно увеличива е
тся с расстоянием от источника. Большим качеством, естественно, обладает световой поток с малой расходимостью. Соотв е
тственно, лазеры с малой расходимостью излучения при прочих равных условиях обладают более низким КПД и требуют бол ее
кач е
ственной накачки. Аналогично снижение КПД и ужесточение тр е
бований к качеству накачки сопровождают создание мощных лазеров, лазеров дающих стабильное излучение и излучение с узкополосным
спектром (т. е.
лазеров с высокой когерентностью излучения). Энергия высокого качества стоит дорого.
Большие трудности при создании лазеров коротковолнового диапазона (лазеры в далеком ультрафиолете и рентгеновские лазеры) такж е
обусловлены высоким качеством коротковолнового излучения. Поэтому, например, рентгеновские лазеры требуют накачки оч е
нь высококачественной энерги е
й — св е
товым потоком другого лазера (хотя и длинноволнового, но мощного и с малой расходимостью) или излучением ядерного взрыва.
Совокупность пробл е
м, возникающих при попытках получить много лазерной энергии высокого качества, часто н е
дооценивалась. Например, в 70-х годах имел место период эйфории, когда простые соображения на уровн е
закона сохранения энергии приводили, по мн е
нию многих, к оптимистическим выводам относит е
льно возможности создания эффективных рентгеновских лазеров.
Ярким примером в этом отношении является и так называемая стратегическая оборонная инициатива (СОИ). Пр е
дполагалось на основании новейших физических разработок создать непробиваемый противоракетный щит — сбивать каждую ракету оружием направленного действия (лазерами, пучками частиц и т.п.). Конечно, авторы этой программы исходили в основном из политических, а не научных соображений, но вс е
же налицо и недостаточно е
осознание того, что за энергию высокого кач е
ства придется платить высокую ц е
ну, которая в реальных условиях может оказаться н е
пом е
рной.
Из закона возрастания энтропии следует, что невозможно т е
хническо е
устройство, в результате работы которого его энтропия в сумме с энтропией окружающей среды понижается. Получение положительного баланса в энергетическом цикл е
с понижающейся энтропией сопряжено не с техническими, а с принципиальными трудностями. Такое гипотетическое устройство можно назвать вечным двигателем третьего рода. При попытках создания вечного двигателя третьего рода пытаются нарушить закон возрастания энтропии для термодинамически неравновесных систем. (В в е
чном двигателе второго рода хотят нарушить закон возрастания энтропии для систем, близких термодинамическому равновесию.)
Уже много л е
т меня преследует мысль, что проектируемые сейчас термоядерны е
электростанции на основ е
известных установок «Токамак»
могут оказаться чем-то врод е
вечного двигателя тр е
тьего рода. Остановлюсь
кратко на этом вопросе [2]
.
Конечно, на осуществление термоядерной электростанции нет принципиального запрета со стороны термодинамики. Можно, например, представить себе гигантский двигатель внутреннего сгорания, в цилиндрах которого взрываются поочередно
термоядерны й
бо м
б ы
. Бо л
ее т
ого, мне известны технически осуществимые проекты преобразования энергии подземного термоядерного взрыва в электроэнергию. Однако основное нап р
авление современных термоядерных исследований предполагает совсем другие энергетические циклы. Предполагается для поджига
термоядерных реакций использовать электроэнергию, полученную в тепловой машине, нагреваемой продуктами ядерных реакций.
Казалось бы, ситуация вполне аналогична работе автомобильного двигателя. Там тоже часть выделившейся при сгорании бензина энергии преобразуется в электричество и с помощью электрической искры осуществляется поджиг
бензина в цилиндрах двигателя. Однако на самом деле эта аналогия неточна. Разница не только в масштабах и техническом оснащении автомобиля и, например, «Токамака».
Дело еще в том, что энергия термоядерного синтеза в отличие от энергии химического топлива (и ядерного дел е
ния) имеет низкое качество.
Низко е
качество термоядерной эн е
ргии проявляется, в частности в том, что для запуска процесса энерговыделения за счет реакций синтеза ядер необходимо большое количество оч е
нь высококачественной энергии. Для поджига реакций в термоядерной бомбе, например, используется ядерный взрыв, характеризуемый огромной плотностью (а следовательно, и качеством) энергии.
Весь комплекс разносторонних характеристик, обусловливающих качество различных форм энергии, не учитывается простыми соображениями, основанными лишь на термодинамических законах. Для термодинамики есть только два типа энергии: с минимально возможной энтропией (механическая, электрическая и т.п.) и с максимально возможной энтропией (термодинамическ и
равновесные газ, плазма и т.п.). В рамках термодинамики не различается качество различных форм, например, электрической энергии, в частности того, что ток, текущий по проводам электрической цепи, имеет энергию сущ е
ственно более низкого качества по сравнению с энергией пучка частиц, двигающихся с малым разбросом скоростей. Не заложен в термодинамические соображения и учет потребления энергии высокого качества для инициирования и поддержания термоядерных реакций.
В то же время предлагаемые циклы получения термоядерной энергии недостаточно проанализированы с простейшей «энтропийной» точки зрения. Нельзя, конечно, сказать, что эти циклы вообще не анализировались. Расчеты инженерного характера регулярно проводятся. Однако в них для различных этапов преобразования энергии закладываются некие КПД,
которые в совокупности на противоречие закону возрастания энтропии не проверяют. Соответствующие расчеты довольно сложно сделать, но пока они не проведены, нет уверенности в том, что «Токамак»
не окажется вечным двигателем третьего рода.
Подозрения о неосуществимости планируемых термоядерных энергетических циклов подкрепляются тем, что в проектируемых термоядерн ы
х реакторах обращаются с энергией высокого качества просто по-варварски. Сначала выделенная тем или иным путем ядерная энергия переводится в тепло парового котла. Соответств е
нно энергия каждой частицы, несущей термоядерную энергию, раздается по малой порции почти миллиарду частиц нагреваемого тела. При этом существенно теряется качество выделенной энергии. Затем это качество начинают повышать, что, конечно, сопровождается энергетическими потерями. Вырабатывается электроэнергия. Электричество используется для формирования пучков быстрых частиц, которые потом вводят в плазму «Токамака» для ее нагрева. (Замечу, что этот основной канал ввода энергии почему-то, как правило, называют дополнительным методом нагрева и, более того, часто не учитывают в эн е
ргобалансе при определении критерия зажигания термоядерной реакции) [3]
. Принципиальная возможность такого цикла с положительным энергобалансом вызывает сомнения.
Таким образом, несмотря на давние и широко рекламируемые об е
щания создать источник практически даровой энергии на основе различных устройств с эл
ектрическим поджигом
термоядерных реакций, следует признать, что для полной уверенности в успехе нет достаточных научных обоснований.
В связи с этим хочется упомянуть и об одной совсем свежей нездоровой сенсации, в основу которой положено, впрочем, реальное достиж е
ни е
японских ученых. В Институте исследования атома при Токийском университ е
т е
удалось добиться того, что антипротон живет в окружении обычного в е
щ е
ства оч е
нь большое по соответствующим масштабам время — несколько микросекунд. В связи с этим начали всерьез обсуждать возможности разработки «удивительно мощного источника энергии» на основе антивещества. О каком источник е
энергии можно в этом случае говорить, если на образование каждой античастицы затрачивается энергии на много порядков больше, чем выделяется при ее аннигиляции? Это является следствием того, что античастицы несут энергию высокого качества, а на их образование затрачивается энергия изначально значительно более низкого качества, получаемая обычно в результате сжигания угля. Конечно, авторы сенсации пресл е
дуют в основном рекламные цели, но мне каж е
тся, что в достаточно информированном относительно физических законов обществе такая реклама им е
ла бы противоположные последствия и не была бы выгодна.
Приведу ещ е
один изв е
стный пример, иллюстрирующий то, что эн е
ргия н
изкого качества не всегда впрок. Гидроэлектростанции долгое вр е
мя рассматривали как почти даровой источник эн е
ргии и не учитывали низкое кач е
ство энергии т е
чения равнинных р е
к. Потом оказалось, что использовани е
, наприм е
р, для производства сельскохозяйств е
нных продуктов лугов, залитых водохранилищами, позволя е
т получить больш е
выгоды, ч е
м от гидроэл е
ктроэн е
ргии. Это не говоря уже об огромных экологических и нравственных пот е
рях при таком обращении с природой.
Тот факт, что эн е
ргия низкого качества ч е
лов е
ч е
ству не оч е
нь нужна, приводит к простой мысли, не вполне осознанной общ е
ств е
нным мн е
ни е
м,— известны е
экологич е
ские пробл е
мы (загрязнени е
окружающ е
й ср е
ды и истощ е
ни е
энерг е
тич е
ских ресурсов) являются всего лишь сл е
дстви е
м бол ее
общ е
й опасности. Эта опасность опр е
д е
ля е
тся т е
м, что в р е
зультат е
д е
ят е
льности ч е
лов е
ч е
ства происходит ускоренная деградация качества эн е
ргии, имеющ е
йся в е
го распоряжении. Грубо говоря, деят е
льность челов е
ч е
ского общ е
ства в настоящ ее
время является мощным каналом релаксации биосферы к тепловой см е
рти.
До сих пор преобладает мнение, что если энергии будет достаточно (наприм е
р, будут построены термоядерные электростанции) ,
то с ее помощью будут реш е
ны и экологические проблемы. При этом упускается из виду, что для исправл е
ния ошибок неразумного хозяйствования надо не просто много эн е
ргии, а много энергии высокого качества. Где взять такую энергию, пока не ясно. В е
дь е
сли даже будут построены термоядерные электростанции на основе бол ее
разумных, чем обсуждаемые сейчас, энергетических циклов, то нет гарантии, что они не создадут больш е
экологических проблем, чем помогут решить. Таким образом, закон возрастания энтропии существенно ограничива е
т воз
можности человечества по части удовлетворения своих прихотей. К таким прихотям относится, в частности, безудержное производство военной техники и боеприпасов. Это производство опасно не только потенциальной возможностью их использования, и не только тем, что военные заводы, как правило, игнорируют экологические ограничения. Большая опасность таится в растрате высококачественной энергии на огромное количество продукции, которая в лучшем случае применяться не будет.
Пока человечество не совсем готово к практическому противодействию имеющимся деградационным тенденциям. Более того, так называемые цивилизованные страны вносят подавляющий вклад в перевод качественных энергоресурсов в тепло. Нет общей стратегии сбережения энергоресурсов Земли. Не продуман комплексные производственные циклы, в которых качество потребляемой энергии терялось бы не сразу, а постепенно на производство более качественной и более 1 нужной продукции. Конечно, жизнь заставит рано или поздно задуматься над тем, как избежать надвигающейся катастрофы. Но лучше рано, чем поздно.
Мне кажется, что основанием для оптимизма является то, что закон возрастания энтропии может нарушаться. Нарушается он в живых объектах. Это видно было бы из того, что (в отличие от косной материи, следующей закону возрастание энтропии) живые объекты по мере развития образуют все более сложные структуры, обладающие все большей памятью.
Качественное усложнение в результате эволюции живой природы можно проиллюстрировать известными всем примерами. Так, в бактериях информация содержится лишь на клеточном уровне и отдельные бактерии, по-видимому, способны к обучению. Теплокровные животные способны учиться и обучать. Человек же способен к выработке качественно новой информации. Для сравнения он использует не только свой мозг, но и обращается к «внешние устройствам» — библиотекам. Люди организуются в большие коллективы не только для того, чтобы вместе добывать хлеб насущный, но и для того, чтобы обмениваться информацией, вырабатывать новую и передавать се последующим поколениям.
На мой взгляд такое развитие не может быть объяснено лишь на основе законов взаимодействия атомов в живом объекте, как и закон возрастания энтропии косной материи не может быть следствием лишь динамических уравнений движения микрочастиц. (Подробнее об этом см. литературу в сноске 1.) Более того, естественный отбор в процессе эволюции живой природы играет, скорее всего, роль не организующего, а стохастизирующего воздействия, приводящее.
деградации живых объектов. Он, однако, необходим для стимулирования развития, подобно тому, как для высвобождения энергии в тепловой машине требуется холодильник. Тем не менее для развития живых организмов в первую очередь необходимо (подобно нагревателю в тепловой машине) организующее воздействие, внешнее по отношению к законам взаимодействия микрочастиц.
Сейчас господствует другая точка зрения на природу живых объектов. Живые организмы считаются просто образованиями, сильно отклоненными от термодинамического равновесия,—диссипативными структурами (Н. Пригожин), существующими за счет притока и оттока энергии и вырабатывающими энтропию внутри себя. В таком случае живые организмы были бы не чем иным, как более изощренным каналом деградации поступающей в них энергии. Тогда ни будущее было бы безнадежным.
Действительно, если рассматривать, например, человека в отрыве от сознательной деятельности, то его существование приводит лишь к деградации протекающей через него энергии. Он потребляет с пищей не только энергию (калории), но и необходимые для жизнедеятельности органические продукта пониженной относительно окружающей среды энтропией. (Это глубокое соображение высказал Шредингер).
Однако если созидат е
льную деятельность учесть, то ситуация может оказаться иной. Приведу простой пример. Созданные человеком электронные приборы (телевизоры и т. п.)
не могли возникнуть сами по себе как случайная комбинация атомов или в результате действия стихийных сил (дождя, ветра и т. п.) Значит, созидательная деят е
льность человека противостоит возрастанию энтропию в неживой природе. Мои надежды на преодол е
ние тенденции современной цивилизации к деградации связаны с тем, что человеческая деятельность будет в дальн е
йшем носить боле е
разумный характер.
Я не призываю вернуться в прошлое и отказаться от промышл е
нного производства. Это н е
возможно, да и противоречит логике развития живой природы. Живые организмы постоянно усложнялись так, чтобы более просты е
из них служили ср е
дством или мат е
риалом для развития более сложных. Этот процесс, по-видимому, продолжится, хотя не вполне ясно как. На данном этапе и на Земл е
ч е
лов е
чество д е
йствит е
льно является высш е
й точкой развития живой природы. Нс ясно, однако, явля е
тся ли оно в е
нцом творения или передаст эстафету новому виду живых существ. Возможно, кач е
ств е
нно новой ступенью развития буд е
т формирование ясно выраж е
нного разумного коллективного сознания.
На мой взгляд в любом случае увеличение колич е
ства энергии, потребля е
мой общ е
ством, должно смениться улучш е
нием использования кач е
ства эн е
ргии. Прежде всего должно прекратиться растранжирование
высококачественной энергии. Может быть, общ е
ство осознает, что энергия органических соедин е
ний, накопл е
нная за время сущ е
ствования жизни на Земле, не бесконечна и мож е
т быть не перев е
д е
на в т е
пло путем сжигания, а использования более разумно (Менделеев) .
Кроме того, еслине ожидать расслабленно конца человеческого рода, надо искать источники высококачественной энергии для дальн е
йшего развития. Не так давно
пр е
дполагали, что н е
обходимые источники энергии найдутся в космосе. Однако даж е
если это и так, то для освоения космического пространства до стадии самооб е
спечивающихся колоний может не хватить запасенной на З е
мл е
высококачеств е
нной эн е
ргии, которая при неудачном стечении обстоят е
льств будет растранжир е
на н е
разумным хозяйствованием.
Разумеется, противод е
йствие процессу деградации эн е
ргии на нашей
планет е
может быть эфф е
ктивным лишь при более разумной организации общ е
ства. Однако вопрос о цел е
сообразном общественном устройств е
находится, по-видимому, за пр е
д е
лами м е
тодов точных наук.
[1]
Подробнее см. Яковленко С. И.
«Об организующем и разрушающем (стохастизующем) воздействиях в Природою/Вопросы философии, 1992, № 2. С. 141—144, «Внешняя стохастизация макросистемы и дискретность состояний микрообъектов»//Вопросы философии, 1993. NS II, С. 152—158.
[2]
Об этом я подробнее рассказал в работах: Яковленко С. И.
«Термоядерная электростанция и вопросы качества энергии»//Препринт ИОФРАН. № 10. 1992; «Термоядерная электростанция— «вечный двигатель»?»//3нание— сила, 1992. № 9. С. II—21.
[3]
Об этом см. в обзоре Гервидса В. И., Жидком А. Г., Марченко В. С.
и Яковленко С. И.
Кинетика излучения многозарядных ионов в термоядерной плазме./В кн.: Вопросы теории плазмы. Вып. 12. Под ред. Б. Б. Кадомцева. М., Энергоатомиздат, 1982. С. 193.
Название: Проблема качества энергии
Раздел: Рефераты по философии
Тип: реферат
Добавлен 11:50:22 18 сентября 2005 Похожие работы
Просмотров: 446
Комментариев: 18
Оценило: 5 человек
Средний балл: 4.8
Оценка: неизвестно Скачать
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Если Вам нужна помощь с учебными работами, ну или будет нужна в будущем (курсовая, дипломная, отчет по практике, контрольная, РГР, решение задач, онлайн-помощь на экзамене или "любая другая" учебная работа...) - обращайтесь: https://clck.ru/P8YFs - (просто скопируйте этот адрес и вставьте в браузер) Сделаем все качественно и в самые короткие сроки + бесплатные доработки до самой сдачи/защиты! Предоставим все необходимые гарантии.
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.
Реферат: Проблема качества энергии
Контрольная работа: Аккредитивная форма расчетов
Что Такое Совесть Итоговое Сочинение 11 Класс
Эссе Освоение Территории России
Типы Темпераментов Реферат
Дипломная работа по теме Анализ системы бюджетирования на ООО "Тольяттикаучук"
Курсовая Работа На Тему Ценообразование На Мировом Рынке
Контрольная работа по теме Кредитные организации: виды, организационно-правовые формы и лицензирование деятельности
Курсовая работа по теме Модернизация волчка по типу К6-ФВП-160
Курсовая работа: Метод бесіди як засіб формування природничих знань дітей молодшого шкільного віку
Курсовая Работа На Тему Диалекты Немецкого Языка
Реферат по теме Политические партии. Понятие,функции, сущьность
Курсовая Работа На Тему Сми
Реферат по теме История экологической этики в царской России, СССР и на постсоветском пространстве
Системы Управления Персоналом Курсовая Работа
Реферат по теме История социологии как область знания
Английский Язык 4 Класс Контрольные Работы Афанасьева
Реферат: История проблемы палестинских беженцев
Отчеты По Практике Молочная Продукция
Контрольная Работа Номер 2 Динамика 10 Класс
Реферат На Тему Понятие И Признаки Основных (Конституционных) Прав, Свобод И Обязанностей Граждан России
Реферат: Попроцессный, попередельный, позаказный методы калькулирования
Реферат: "Дело Артамоновых": от замысла к воплощению
Доклад: Комдив 45-й стрелковой